Устройство для изготовления периодических структур Советский патент 1988 года по МПК G02B27/42 

(Л

4

to

о ел 00 ел

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть применено, например, для изготовления шаблонов, шкал и дифракционных решеток.

Цель изобретения - упрош,ение юстировки устройства.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, расширитель 2 пучка, эта- лонную структуру 3, объективы 4, 5 и 6, диафрагмы 7 и 8, подвижную каретку 9.

Расширитель 2 расположен на пути пучка от источника 1 излучения. За расширителем 2 установлена оптически связанная с ним эталонная структура 3, которая ориентирована по нормали к оптической оси расширителя. За эталонной структурой 3 симметрично относительно оси расширителя 2 установ - лены объективы 4 и 5 с равными фокусными расстояниями. Оптические оси объективов 4 и 5 лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам эталонной структуры 3, и параллельны оптической оси расширителя 2. Диафрагмы 7 и 8 установлены в фокальных плоскостях объективов 4 и 5 на пути симметричных порядков дифракции, реализуемых на эталонной структуре 3. Объектив 6 размешен на расстоянии d от объективов 4 и 5, которое определяется соотношением

Я

2tg{arcsm№i)a.r

где CL-щ 1) .Л.

расстояние между оптическими осями объективов 4 и 5; номер порядков дифракции, в которых установлены диафрагмы 7 и 8;

пространственная частота эталонной структуры 3;

длина волны источника I излучения.

Оптическая ось объектива 6 совпадает с осью расширителя 2, а его передняя фокальная плоскость совмешена с задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5. Эталонная структура 3 размешена на каретке 9, которая установлена с возможностью переме- ш,ения в направлении, перпендикулярном Ц1Трихам эталонной структуры 3. На подвижной каретке 9 за объективом 6 установлена также заготовка 10, со светочувствительным слоем.

Устройство работает следуюшим обра- зом.

Выходящий из источника 1 когерентного излучения пучок расширяется системой 2 и падает нормально на эталонную струкру- ру 3. Испытав дифракцию на структуре 3, пучок про.ходит объективы 4 и 5, в фокаль- ных плоскостях которых формируются две системы дифракционных порядков. Диа

0

5

0

5

0

5

фрагмы 7 и 8 пропускают два симметричных порядка (по одному от каждой системы), которые попадают в объектив 6. За объективом 6 под углом друг к другу распространяются два коллимированных пучка, которые формируют интерференционную картину в плоскости заготовки 10. Пространственная частота интерференционной картины равна )(2)

Условием формирования такой картины является выражение (1).

Одновременно система объективов 4-б осуществляет оборачивание волновых фронтов дифрагировавших на эталонной структуре 3 пучков на 180°. При перемещении каретки 9 с эталонной структурой 3 и заготовкой 10 в направлении, перпендикулярном оси освещающего пучка, полосы в интерференционной картине остаются неподижными относительно поверхности заготовки и по ее длине формируется периодическая структура.

Пример. Пусть в качестве источника 1 взят Аг - лазер ЛГН-503 (А -0,458 мкм). Пройдя расширитель 2 с увеличением Г 9,

пучок диаметром 18 мм падает на эталонную структуру 3, период которой равен 10 мкм. Испытав дифракцию на эталонной структуре, пучок проходит объективы 4 и 5 (фокусное расстояние 20 мм), расстояние между осями которых 10 мм. В месте фокусировки симметричных порядков дифракции ( ±2) после объективов 4 и 5 установлены диафрагмы 7 и 8, имеющие отверстия диаметром 10 мм. На расстоянии d от объективов 4 и 5 установлен объектив 6. Расстояние d определяется из выражения (1); для мм, гп 2, р 100 ЛИН/ММ, Л 0,458 мкм получаем ёя;54,4 мм.

0

0

Так как передняя фокальная плоскость объектива 6 совмещена с задней фокальной плоскостью объективов 4 и 5, фокусное расстояние объективов 6 равно d-20мм 34,4 мм. В результате интерференции прошедших объектив 6 параллельных пучков в плоскости заготовки формируется интерференционная картина, пространственная час- 5 тота которой равна 2mv, или 400 лин/мм. Эталонная структура и заготовка размещены на каретке прецизионного устройства перемещения с аэростатическими направляющими. При перемещении каретки, например, с помощью электродвигателя по длине заготовки формируется периодическая структура.

Формула изобретения

Устройство для изготовления периодических структур, содержащее последовательно установленные и оптически связанные источник когерентного излучения, расширитель

пучка, эталонную структуру, ориентированную по нормали к оптической оси расширителя и размещенную на каретке, которая установлена с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном щтрихам эталонной структуры, равноудаленные от этой структуры первый-и второй объективы с равными фокусными расстояниями, оптические оси которых лежат в плоскости, перпендикулярной штрихам эталонной структуры, две диафрагмы, размещенные в фокальных плоскостях первого и второго объективов на пути симметричных порядков дифракции, реализуемых на эталонной структуре, третий объектив, передняя фокальная плоскость которого совмещена с задней фокаль- ной плоскостью первого объектива, отли

чающееся тем, что, с целью упрощения юстировки, оптические оси первого и второго объективов параллельны и симметричны относительно оптической оси расширителя, оптическая ось третьего объектива совпадает с осью расширителя, а сам третий объектив расположен на расстоянии от первого и второго объективов

d a/2tg(aгcsm)mЯ);,

где а - расстояние между оптическими осями первого и второго объективов; tn - номер порядков дифракции, в которых установлены диафрагмы; )) - пространственная частота эталонной структуры; Я - длина волны источника излучения.

Изобретение относится к оптическо.му приборостроению и м.б. использовано при изготовлении шаблонов, шкал н дифракционных решеток. Цель изобретения - упрощение юстировки устр-ва. Пучок когерентного излучения источника I, прошедший через расширитель 2, падает на эталонную структуру 3, про.ходит объективы 4, 5, оптические оси которы.х параллельны и симметричны относительно оптической оси системы дифракционных порядков. За установленным на оси расширителя 2 объективо.м 6 распространяются под углом один к другому два кол- ли.мирован 1ы.х пучка, формируюши.х интерференционную картину в плоскости заготовки 10, установленной на подвижной каретке 9. Приведено соотношение, -из которого определяется расстояние между объективами 6 и 4, 5. I ил.